Pomoć na Tele2, tarife, pitanja

Disperzni sustav je sustav u kojem su male čestice jedne ili više tvari ravnomjerno raspoređene među česticama druge tvari. Dispergirana faza naziva se male čestice tvari koje su raspoređene u sustavu. Disperzni medij je tvar u kojoj je raspoređena disperzna faza. 3 Heterogeni disperzni sustav: čestice disperzne faze imaju veličinu veću od 1·10-9 m i čine odvojenu fazu od disperzijskog medija. Homogeni disperzni sustav: ne postoji sučelje između disperzne faze i disperzijskog medija (prave otopine). Veličine molekula, iona su manje od 1 10-9 m.

SA STUPNJEM DISPERZIJE. DO LASIFIKACIJE DISPERZIVNIH SUSTAVA. 4 Stupanj disperzije (D) je recipročna vrijednost veličine čestica (d) D = 1/d Što je manja veličina čestica, to je veća disperzija sustava Klasifikacija prema stupnju disperzije Grubo (d \u003d m) (grube suspenzije, emulzije, prašci) . Srednja disperzija (d = m) (tanke suspenzije, dim, porozna tijela). Visoko dispergirani (d = m) (koloidni sustavi).

DOBIVANJE DISPERZIVNIH SUSTAVA Disperzijske metode. Ova skupina metoda objedinjuje mehaničke metode kojima se krutine usitnjavaju, usitnjavaju ili cijepaju. Tipično za laboratorijske, industrijske i disperzijske procese koji se odvijaju u prirodi. U laboratorijskim i industrijskim uvjetima ovi se procesi provode u drobilicama, žrvnjevima i mlinovima različitih izvedbi. Najčešći su mlinovi s kuglicama, u kojima se dobivaju sustavi veličine čestica od 2 - 3 do 50 - 70 mikrona. U koloidnim mlinovima različitih izvedbi postiže se finije raspršivanje, a princip rada takvih mlinova temelji se na razvoju prekidnih sila u suspenziji ili emulziji pod djelovanjem centrifugalne sile. Suspendirane velike čestice u ovom slučaju doživljavaju značajnu silu kidanja i tako se raspršuju. Visoka disperzija može se postići ultrazvučnom disperzijom. Eksperimentalno je utvrđeno da disperzija izravno ovisi o frekvenciji ultrazvučnih vibracija. Emulzije dobivene ultrazvučnom metodom odlikuju se ujednačenošću veličine čestica disperzne faze. 5

metode disperzije. Bredigova metoda temelji se na stvaranju voltaičnog luka između disperzibilnih metalnih elektroda postavljenih u vodu. Bit metode leži u raspršivanju metala elektrode u luku, kao iu kondenzaciji metalnih para nastalih na visokoj temperaturi. Svedbergova metoda, koja koristi visokonaponsko oscilatorno pražnjenje koje uzrokuje preskakanje iskre između elektroda. Ova metoda se može koristiti za dobivanje ne samo hidrosola, već i organosola različitih metala. Tijekom drobljenja i mljevenja materijali se uništavaju prvenstveno na mjestima nedostataka čvrstoće (makro- i mikropukotine). Stoga, kako se čestice drobe, čvrstoća čestica se povećava, što se obično koristi za stvaranje jačih materijala. Istodobno, povećanje čvrstoće materijala pri drobljenju dovodi do velike potrošnje energije za daljnje raspršivanje. Razaranje materijala može se olakšati korištenjem Rehbinderovog efekta - adsorpcijskim smanjenjem čvrstoće čvrstih tvari. Ovaj učinak je smanjenje površinske energije uz pomoć surfaktanata, što olakšava deformaciju i razaranje krutine (tekući metali za razaranje čvrstih metala). Primjenom disperzivnih metoda obično se ne postiže vrlo visoka disperzija. Kondenzacijskim metodama dobivaju se sustavi s veličinama čestica reda veličine - 10 7 cm. 6 PROIZVODNJA DISPERZIVNIH SUSTAVA

Kondenzacijske metode (fizikalne) Kondenzacijske metode temelje se na procesima nastanka nove faze spajanjem molekula, iona ili atoma u homogenom mediju. Ove metode možemo podijeliti na fizikalne i kemijske. Fizička kondenzacija - kondenzacija iz para i zamjena otapala. (stvaranje magle). Metoda zamjene otapala (promjena sastava medija) temelji se na takvoj promjeni parametara sustava, u kojoj kemijski potencijal komponente u disperzijskom mediju postaje veći od ravnotežnog i tendencija prijelaza u ravnotežno stanje dovodi do stvaranja nove faze. Solovi sumpora, fosfora, arsena i mnogih organskih tvari dobivaju se ovom metodom ulijevanjem alkoholnih ili acetonskih otopina tih tvari u vodu. 7 DOBIVANJE DISPERZIVNIH SUSTAVA

Metode kondenzacije (kemijske) Kemijska kondenzacija: tvar koja tvori disperznu fazu pojavljuje se kao rezultat kemijske reakcije. Dakle, svaka kemijska reakcija koja se odvija stvaranjem nove faze može biti izvor dobivanja koloidnog sustava. 1. Oporaba (priprava sola zlata redukcijom klorovodične kiseline zlata): 2HAuCl 2 + 3H 2 O 2 \u003d 2Au + 8HCl + 3O 2 2. Oksidacija (stvaranje sola sumpora u hidrotermalnim vodama, s oksidacijskim sredstvima (sumporov dioksid ili kisik)): 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O 3. Hidroliza 4. Reakcije izmjene (dobivanje sola arsenovog sulfida): 2H 3 AsO 3 + 3H 2 S \u003d As 2 S 3 + 6H 2 O tako da koncentracija tvari u otopini premašuje topljivost, tj. otopina mora biti prezasićena. 8 PROIZVODNJA DISPERZIVNIH SUSTAVA

METODE ČIŠĆENJA KOLOIDNIH OTOPINA. Solovi i otopine spojeva visoke molekularne težine (HMC) sadrže spojeve niske molekularne težine kao nepoželjne nečistoće. Uklanjaju se sljedećim metodama. Dijaliza je povijesno prva metoda pročišćavanja. Pročišćavanje koloidnih otopina kroz polupropusnu membranu koju ispire otapalo. Elektrodijaliza je proces čišćenja sola od nečistoća elektrolita u električnom polju koje ubrzava kretanje iona. Ultrafiltracija je metoda čišćenja tjeranjem disperzijskog medija zajedno s nečistoćama niske molekularne težine kroz ultrafiltere. Mikrofiltracija je odvajanje pomoću filtera mikročestica veličine od 0,1 do 10 mikrona. Kombinirane metode čišćenja. Osim pojedinačnih metoda pročišćavanja - ultrafiltracije i elektrodijalize - poznata je njihova kombinacija: elektroultrafiltracija, koja se koristi za pročišćavanje i odvajanje proteina. Moguće je pročistiti i u isto vrijeme povećati koncentraciju sola ili otopine IUD pomoću metode koja se naziva elektrodekantacija. Elektrodekantacija se događa kada elektrodijalizator radi bez miješanja. 9

Budući da su niskomolekularne nečistoće (strani elektroliti) sposobne uništiti koloidne sustave, dobivene solove u mnogim slučajevima treba pročistiti. Pročišćavaju se i disperzni sustavi prirodnog podrijetla (lateksi, sirova nafta, cjepiva, serumi itd.). Za uklanjanje nečistoća koristiti: dijalizu, elektrodijalizu, ultrafiltraciju.

Dijaliza- ekstrakcija niskomolekularnih tvari iz sola čistim otapalom pomoću polupropusne pregrade (membrane), kroz koju ne prolaze koloidne čestice. Sada su predloženi mnogi poboljšani dizajni dijalizatora kako bi se omogućio brži proces čišćenja. Intenziviranje dijalize postiže se: povećanjem površine membrana; smanjenje sloja tekućine koju treba pročistiti; česta ili kontinuirana promjena vanjske tekućine; porast temperature.

Elektrodijaliza– dijaliza ubrzana primjenom vanjskog električnog polja. Elektrodijaliza je posljedica migracije iona kroz membranu pod djelovanjem primijenjene razlike potencijala reda veličine 40 V/cm.

ultrafiltracija- elektrodijaliza pod pritiskom. U suštini, ultrafiltracija nije metoda za pročišćavanje sola, već samo metoda za njihovo koncentriranje.

Zanimljiv primjer kombinacije dijalizatora i ultrafiltracije je uređaj "umjetni bubreg", namijenjen za privremenu nadoknadu funkcije bubrega kod akutnog zatajenja bubrega. Uređaj se kirurški spaja na krvožilni sustav pacijenta. Krv pod tlakom koji stvara pulsirajuća pumpa ("umjetno srce") teče kroz uski procjep između dviju membrana, izvana ispranih fiziološkom otopinom. Zbog velikog radnog područja membrana (~ 15000 cm 2), iz krvi se relativno brzo (3-4 sata) uklanjaju "šljake" - proizvodi metabolizma i razgradnje tkiva (urea, kreatin, ioni kalija itd. .).

Korištenjem membrana određene poroznosti za ultrafiltere moguće je u određenoj mjeri razdvojiti koloidne čestice prema njihovoj veličini i ujedno približno odrediti njihovu veličinu. Ova je metoda korištena za određivanje veličine čestica brojnih virusa i bakteriofaga.

Ultrafiltracija se koristi za pročišćavanje otpadnih voda od mehaničkih nečistoća. Ova metoda se koristi za odvajanje molekula tekućine od čestica koloidnog sustava.

Ovisno o raspršenosti otpadne vode koriste se pojedini tipovi filtarskih pregrada. Za mikrofiltraciju velikih količina prirodne vode u vodovodima, pri čišćenju uglavnom od planktona i mikroorganizama, koriste se metalne mrežice, u slučaju čišćenja od submikronskih čestica i makromolekula koriste se polimerne membrane s različitim veličinama pora.

Pitanja i zadaci za samokontrolu

1. Što proučava disciplina "Koloidna kemija"?

2. Koja je razlika između koloidnih otopina i pravih?

3. Na kojim se obilježjima temelji svaka vrsta klasifikacije disperznih sustava?

4. Koje su metode za dobivanje disperznih sustava? Što je bit svake metode?

5. Kako se mogu očistiti koloidni sustavi? Zašto to trebate učiniti?

2. Poglavlje
TERMODINAMIKA
POVRŠINSKE POJAVE

U disperznim sustavima, većina svih molekula ili atoma koji čine tvar nalazi se na sučelju. Ove površinske molekule razlikuju se od molekula unutar faze po svom energetskom stanju, što dovodi do pojave viška površinske energije. Višak površinske energije jednak je umnošku površinske napetosti i površine međufaze:

Svaki termodinamički sustav nastoji smanjiti svoju površinsku energiju. Višak površinske energije može se smanjiti:

· smanjenje površinske napetosti: adsorpcija, adhezija, vlaženje, stvaranje dvostrukog električnog sloja;

· smanjenje površine: kuglasti oblik kapljica (površinsko zaglađivanje), udruživanje čestica (koagulacija, agregacija, koalescencija).

Postoje dva opća pristupa za dobivanje disp. sustavi - disperzija i kondenzacija. Metoda disperzije temelji se na mljevenju makroskopskih čestica do nanoveličine (1-100 nm).

Mehaničko mljevenje nema široku primjenu zbog velike potrošnje energije. U laboratorijskoj praksi koristi se ultrazvučno mljevenje. Tijekom mljevenja natječu se dva procesa: disperzija i agregacija nastalih čestica. Omjer brzina ovih procesa ovisi o trajanju mljevenja, temperaturi, prirodi tekuće faze, prisutnosti stabilizatora (najčešće površinski aktivnih tvari). Odabirom optimalnih uvjeta moguće je dobiti čestice potrebne veličine, ali je raspodjela veličina čestica dosta široka.

Najzanimljivija je spontana disperzija čvrstih tvari u tekućoj fazi. Sličan proces može se uočiti za tvari koje imaju slojevitu strukturu. U takvim strukturama postoji jaka interakcija između atoma unutar sloja i slaba v-d-v interakcija između slojeva. Na primjer, sulfidi molibdena i volframa, koji imaju slojevitu strukturu, spontano se raspršuju u acetonitrilu i tvore dvoslojne čestice nanometarske veličine. U tom slučaju tekuća faza prodire između slojeva, povećava međuslojni razmak, a interakcija između slojeva slabi. Pod djelovanjem toplinskih vibracija dolazi do odvajanja nanočestica od površine krute faze.

Metode kondenzacije dijele se na fizičke i kemijske. Formiranje nanočestica događa se kroz niz prijelaznih stanja tijekom formiranja intermedijarnih ansambala, što dovodi do pojave nove fazne jezgre, njenog spontanog rasta i pojave fizičkog faznog sučelja. Važno je osigurati visoku stopu formiranja embrija i nisku stopu njegovog rasta.

Fizikalne metode naširoko se koriste za dobivanje metalnih ultrafinih čestica. Ove metode su u biti disperzijsko-kondenzacijske. U prvoj fazi, metal se raspršuje na atome isparavanjem. Zatim, zbog prezasićenosti para, dolazi do kondenzacije.

Metoda molekularne zrake koristi se za dobivanje prevlaka debljine oko 10 nm. Početni materijal u komori s dijafragmom zagrijava se do visokih temperatura pod vakuumom. Isparene čestice, prolazeći kroz dijafragmu, tvore molekularnu zraku. Intenzitet snopa i brzina kondenzacije čestica na podlozi mogu se mijenjati mijenjanjem temperature i tlaka pare iznad izvornog materijala.

Metoda aerosola sastoji se od isparavanja metala u razrijeđenoj atmosferi inertnog plina na niskoj temperaturi, nakon čega slijedi kondenzacija para. Ovom metodom dobivene su nanočestice Au, Fe, Co, Ni, Ag, Al; njihovi oksidi, nitridi, sulfidi.

Kriokemijska sinteza temelji se na kondenzaciji metalnih atoma (ili metalnih spojeva) na niskoj temperaturi u inertnoj matrici.

Kemijska kondenzacija. Koloidnu otopinu zlata (crveno) s veličinom čestica dobio je 1857. Faraday. Ovaj sol je izložen u Britanskom muzeju. Njegova stabilnost se objašnjava stvaranjem DEL-a na granici čvrsta faza-otopina i pojavom elektrostatske komponente odvajajućeg tlaka.

Često se sinteza nanočestica provodi u otopini tijekom kemijskih reakcija. Reakcije redukcije koriste se za dobivanje metalnih čestica. Kao redukcijsko sredstvo koriste se aluminij i borohidridi, hipofosfiti itd. Na primjer, sol zlata veličine čestica 7 nm dobiva se redukcijom klorida zlata natrijevim borohidridom.

Nanočestice soli ili metalnih oksida dobivaju se u reakcijama izmjene ili hidrolize.

Kao stabilizatori koriste se prirodni i sintetski tenzidi.

Sintetizirane su nanočestice miješanog sastava. Na primjer, Cd/ZnS, ZnS/CdSe, TiO 2 /SiO 2 . Takve se nanočestice dobivaju taloženjem molekula jedne vrste (ljuska) na prethodno sintetiziranu nanočesticu druge vrste (jezgra).

Glavni nedostatak svih metoda je široka distribucija veličine nanočestica. Jedna od metoda kontrole veličine nanočestica povezana je s pripravom nanočestica u reverznim mikroemulzijama. U reverznim mikroemulzijama disfaza je voda, disperzni medij je ulje. Veličina kapljice vode (ili druge polarne tekućine) može uvelike varirati ovisno o uvjetima pripreme i prirodi stabilizatora. Kap vode igra ulogu reaktora u kojem nastaje nova faza. Veličina dobivene čestice ograničena je veličinom kapi, oblik te čestice ponavlja oblik kapi.

Sol-gel metoda sadrži sljedeće faze: 1. pripremanje početne otopine, koja obično sadrži metalne alkokside M(OR)n, gdje je M silicij, titan, cink, aluminij, kositar, cerij, itd., R je alkalija ili aril; 2. stvaranje gela uslijed reakcija polimerizacije; 3. sušenje; 4. toplinska obrada. hidroliza u organskim otapalima

M(OR) 4 +4H 2 OM(OH) 4 +4ROH.

Zatim dolazi do polimerizacije i stvaranja gela.

mM (OH) n  (MO) 2 + 2mH 2 O.

metoda peptizacije. Razlikovati peptizaciju pri ispiranju taloga, peptizaciju taloga elektrolitom; peptizacija površinski aktivnim tvarima; kemijska peptizacija.

Peptizacija tijekom ispiranja taloga svodi se na uklanjanje elektrolita iz taloga koji je uzrokovao koagulaciju. U tom se slučaju povećava debljina DEL-a, a sile ionsko-elektrostatskog odbijanja prevladavaju nad silama međumolekulskog privlačenja.

Precipitacijska peptizacija elektrolitom povezana je sa sposobnošću jednog od iona elektrolita da se adsorbira na česticama, što doprinosi stvaranju DES na česticama.

Peptizacija površinski aktivnim tvarima. Makromolekule surfaktanata se adsorbiraju na česticama ili im daju naboj (ionski tenzidi) ili tvore adsorpcijsko-solvatacijsku barijeru koja sprječava lijepljenje čestica u sedimentu.

Kemijska peptizacija se događa kada tvar dodana u sustav stupa u interakciju sa sedimentnom tvari. U tom slučaju nastaje elektrolit koji stvara DEL na površini čestica.

Dvije metode dobivanja disperznih sustava - disperzija i kondenzacija

Disperzija i kondenzacija - metode dobivanja slobodno-disperznih sustava: prahova, suspenzija, solova, emulzija i dr. Pod disperzijom razumjeti drobljenje i mljevenje tvari, kondenzacijom - nastajanje heterogenog disperznog sustava iz homogenog kao rezultat udruživanja molekula, atoma ili iona u agregate.

U svjetskoj proizvodnji raznih tvari i materijala, procesi disperzije i kondenzacije zauzimaju jedno od vodećih mjesta. Milijarde tona sirovina i proizvoda dobivaju se u slobodno raspršenom stanju. To osigurava pogodnost njihovog transporta i doziranja, a također omogućuje dobivanje homogenih materijala u pripremi smjesa.

Primjeri uključuju drobljenje i mljevenje ruda, ugljena, proizvodnju cementa. Pri izgaranju tekućih goriva dolazi do disperzije.

Kondenzacija nastaje pri stvaranju magle, pri kristalizaciji.

Treba napomenuti da je tijekom disperzije i kondenzacije stvaranje disperznih sustava popraćeno pojavom nove površine, odnosno povećanjem specifične površine tvari i materijala, ponekad tisućama ili više puta. Stoga je za dobivanje disperziranih sustava, uz neke iznimke, potrebna energija.

Tijekom drobljenja i mljevenja materijali se uništavaju prvenstveno na mjestima nedostataka čvrstoće (makro- i mikropukotine). Stoga, s povećanjem procesa mljevenja, povećava se čvrstoća čestica, što dovodi do povećanja potrošnje energije za njihovo daljnje raspršivanje.

Uništavanje materijala može se olakšati korištenjem Rebinder efekt – adsorpcijsko smanjenje perverznosti čvrstih tvari. Ovaj učinak je smanjenje površinske energije uz pomoć surfaktanata, čime se olakšava deformacija i uništavanje krutine. Kao takve surfaktante, ovdje tzv reduktori tvrdoće, mogu se koristiti, na primjer, tekući metali za uništavanje čvrstih metala ili tipičnih površinski aktivnih tvari.

Smanjivači tvrdoće karakteriziraju male količine koje izazivaju Rebinderov učinak i specifičnost djelovanja. Aditivi koji vlaže materijal pomažu prodiranju medija u mjesta defekata te uz pomoć kapilarnih sila olakšavaju i razaranje krutine. Surfaktanti ne samo da doprinose uništavanju materijala, već i stabiliziraju raspršeno stanje, sprječavajući lijepljenje čestica.

Sustavi s maksimalnim stupnjem disperznosti mogu se dobiti samo kondenzacijskim metodama.

Mogu se dobiti i koloidne otopine metoda kemijske kondenzacije, na temelju provođenja kemijskih reakcija, popraćenih stvaranjem netopljivih ili slabo topljivih tvari. U tu svrhu koriste se različite vrste reakcija - razgradnja, hidroliza, redoks itd.

Pročišćavanje disperznih sustava.

Solovi i otopine spojeva visoke molekularne težine (HMC) sadrže spojeve niske molekularne težine kao nepoželjne nečistoće. Uklanjaju se sljedećim metodama.

Dijaliza. Dijaliza je povijesno bila prva metoda pročišćavanja. Predložio ga je T. Graham (1861). Shema najjednostavnijeg dijalizatora prikazana je na sl. 3 (vidi dodatak). Sol koji se pročišćava, ili otopina IUD-a, ulijeva se u posudu čije je dno membrana koja zadržava koloidne čestice ili makromolekule i propušta molekule otapala i nečistoće niske molekularne težine. Vanjski medij u kontaktu s membranom je otapalo. Niskomolekularne nečistoće, čija je koncentracija u pepelu ili makromolekulskoj otopini veća, prolaze kroz membranu u vanjsku sredinu (dijalizat). Na slici je strelicama prikazan smjer toka niskomolekularnih nečistoća. Pročišćavanje se nastavlja sve dok se koncentracije nečistoća u pepelu i dijalizatu ne približe po veličini (točnije dok se ne izjednače kemijski potencijali u pepelu i dijalizatu). Ako ažurirate otapalo, možete se gotovo potpuno riješiti nečistoća. Ova uporaba dijalize prikladna je kada je svrha pročišćavanja ukloniti sve tvari niske molekularne težine koje prolaze kroz membranu. Međutim, u nekim slučajevima zadatak može biti teži - potrebno je riješiti se samo određenog dijela niskomolekularnih spojeva u sustavu. Tada se kao vanjsko okruženje koristi otopina onih tvari koje se moraju pohraniti u sustav. To je zadatak koji se postavlja prilikom čišćenja krvi od niskomolekularnih šljaka i toksina (soli, urea, itd.).

Ultrafiltracija. Ultrafiltracija je metoda čišćenja tjeranjem disperzijskog medija zajedno s nečistoćama niske molekularne težine kroz ultrafiltere. Ultrafilteri su membrane iste vrste koje se koriste za dijalizu.

Najjednostavnije postrojenje za ultrafiltraciju prikazano je na sl. 4 (vidi dodatak). Pročišćeni sol ili otopina IUD-a ulijeva se u vrećicu iz ultrafiltera. Sol je podvrgnut višku tlaka u usporedbi s atmosferskim tlakom. Može ga stvoriti vanjski izvor (spremnik komprimiranog zraka, kompresor itd.) ili veliki stupac tekućine. Disperzijski medij se obnavlja dodavanjem čistog otapala u sol. Kako bi brzina čišćenja bila dovoljno visoka, ažuriranje se provodi što je brže moguće. To se postiže primjenom značajnih nadpritisaka. Kako bi membrana izdržala takva opterećenja, nanosi se na mehanički nosač. Kao takav nosač služe rešetke i ploče s rupama, stakleni i keramički filtri.

Mikrofiltracija . Mikrofiltracija je odvajanje pomoću filtera mikročestica veličine od 0,1 do 10 mikrona. Učinkovitost mikrofiltrata određena je poroznošću i debljinom membrane. Za procjenu poroznosti, odnosno omjera površine pora i ukupne površine filtera, koriste se različite metode: probijanje tekućina i plinova, mjerenje električne vodljivosti membrana, sustavi probijanja koji sadrže kalibrirane čestice disperzne faze itd.

Mikroporozni filtri izrađeni su od anorganskih tvari i polimera. Sinteriranjem prahova mogu se dobiti membrane od porculana, metala i legura. Polimerne membrane za mikrofiltraciju najčešće se izrađuju od celuloze i njenih derivata.

Elektrodijaliza. Uklanjanje elektrolita može se ubrzati primjenom izvana nametnute razlike potencijala. Ova metoda pročišćavanja naziva se elektrodijaliza. Njegova uporaba za pročišćavanje različitih sustava s biološkim objektima (otopine proteina, krvni serum itd.) započela je kao rezultat uspješnog rada Doréa (1910.). Uređaj najjednostavnijeg elektrodijalizatora prikazan je na sl. 5 (vidi prilog). Predmet koji se čisti (sol, IUD otopina) stavlja se u srednju komoru 1, a medij se ulijeva u dvije bočne komore. U komorama katode 3 i anode 5 ioni prolaze kroz pore u membranama pod djelovanjem primijenjenog električnog napona.

Elektrodijaliza je najprikladnija za pročišćavanje kada se mogu primijeniti visoki električni naponi. U većini slučajeva, u početnoj fazi pročišćavanja, sustavi sadrže puno otopljenih soli, a njihova električna vodljivost je visoka. Zbog toga se pri visokom naponu može osloboditi značajna količina topline, a u sustavima s proteinima ili drugim biološkim komponentama može doći do nepovratnih promjena. Stoga je racionalno koristiti elektrodijalizu kao završnu metodu čišćenja, koristeći preddijalizu.

Kombinirano metode čišćenja. Osim pojedinačnih metoda pročišćavanja - ultrafiltracije i elektrodijalize - poznata je njihova kombinacija: elektroultrafiltracija, koja se koristi za pročišćavanje i odvajanje proteina.

Moguće je pročistiti i ujedno povećati koncentraciju sola ili otopine IUD pomoću metode tzv elektrodekantacija. Metodu je predložio V. Pauli. Elektrodekantacija se događa kada elektrodijalizator radi bez miješanja. Sol čestice ili makromolekule imaju vlastiti naboj te se pod djelovanjem električnog polja kreću u smjeru jedne od elektroda. Budući da ne mogu proći kroz membranu, povećava se njihova koncentracija na jednoj od membrana. U pravilu se gustoća čestica razlikuje od gustoće medija. Stoga se na mjestu koncentracije sola gustoća sustava razlikuje od prosječne vrijednosti (obično gustoća raste s povećanjem koncentracije). Koncentrirani sol teče na dno elektrodijalizatora, au komori dolazi do cirkulacije, koja se nastavlja dok se čestice gotovo potpuno ne uklone.

Koloidne otopine, a posebice otopine liofobnih koloida, pročišćene i stabilizirane, unatoč njihovoj termodinamičkoj nestabilnosti, mogu postojati neograničeno dugo. Otopine sola crvenog zlata koje je pripremio Faraday još nisu doživjele nikakve vidljive promjene. Ovi podaci sugeriraju da koloidni sustavi mogu biti u metastabilnoj ravnoteži.

Za pročišćavanje disperznih sustava od nečistoća koriste se filtracija, dijaliza, elektrodijaliza i ultrafiltracija.

Filtracija (lat. Filtrum- filc) je metoda odvajanja koja se temelji na prolasku usitnjene smjese kroz porozni film. U ovom slučaju, male čestice df prolaze kroz pore konvencionalnih filtera, dok se velike čestice zadržavaju. Stoga se filtracija također koristi za uklanjanje velikih čestica iz disperzije.

Dijaliza (gr. Dijaliza- separacija) je metoda uklanjanja spojeva niske molekulske mase iz disperznih sustava i otopina spirala pomoću membrana. U dijalizatoru se tekućinska smjesa koja se dijalizira odvaja od čistog otapala odgovarajućom membranom (slika 2.6). DP čestice i makromolekule zadržava membrana, dok male molekule i ioni male veličine difundiraju kroz membranu u otapalo i na …
njegova dovoljno česta zamjena može se gotovo potpuno ukloniti iz dijalizabilne smjese.

Sposobnost odvajanja membrana u odnosu na tvari niske molekulske mase temelji se na činjenici da male molekule i ioni slobodno prolaze kroz pore (kapilare) prodirući u membranu ili se otapaju u supstanci membrane.

Kao membrane za dijalizu koriste se različiti filmovi, prirodni i umjetni. Prirodne membrane: goveđi ili svinjski mjehur, plivaći mjehur riba. Umjetni: filmovi od nitroceluloze, celuloznog acetata, celofana, želatine i drugih polimera.

Postoji veliki izbor dijalizatora – uređaja za dijalizu. Svi dijalizatori izgrađeni su prema općem principu. Smjesa koja se dijalizira (unutarnja tekućina) nalazi se u posudi u kojoj je odvojena od vode ili drugog otapala (vanjska tekućina) pomoću membrane (Sl. 2.6). brzina dijalize raste s povećanjem površine membrane, njezine poroznosti i veličine pora, s porastom temperature, intenziteta miješanja dijalizirane tekućine, brzine promjene vanjske tekućine, a smanjuje se s povećanjem membrane debljina.

Da bi se povećala brzina dijalize elektrolita niske molekulske mase, koristi se elektrodijaliza. U tu svrhu stvara se konstantno električno polje u dijalizatoru s padom potencijala od 20-250 V / cm i više (slika 2.7). Provođenje dijalize u električnom polju omogućuje ubrzanje pročišćavanja disperznih sustava za nekoliko desetaka puta.

Ultrafiltracija (lat. Ultra- više od, filtrum- filc) koristi se za čišćenje sustava koji sadrže mikročestice (soli, IUD otopine, suspenzije bakterija, virusa). Metoda se temelji na prisilnom odvajanju smjese kroz filtre s porama koji propuštaju samo molekule i ione tvari niske molekularne težine. Ultrafiltracija se može smatrati dijalizom pod pritiskom. Naširoko se koristi za pročišćavanje vode, proteina, nukleinskih kiselina, enzima, vitamina itd.